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APLICAÇÃO DE DRONES NA AGRICULTURA

As aplicações ou o uso de “drones” (mais tecnicamente, VANT-Veículo Aéreo Não Tripulado) na agriculturatem mostrado tendência de grande crescimento. Essa tendência pode ser bem mais acelerada se levarmosem conta uma infinidade de aplicações potenciais que ainda estão em desenvolvimento.

COMPONENTES DO SISTEMA

Convém ressaltar que quando falamos de “drones” estamos usando um termo genérico que inclui várioscomponentes e sistemas, cada um utilizado em uma das fases do pipeline de geração de informações (Figura1).

Coleta de ImagensProcessos de

FotogrametriaGeoprocessamento

VANT + Ground Station STI

SCC

ORTOMOSAICO

Figura 1: pipeline de geração de informação usando VANTs

Um dos componentes é o VANT propriamente dito, que pode ser do tipo mini-helicóptero com uma hélicecom eixo de rotação vertical ou multi rotores com 4, 6 ou 8 hélices, além dos semelhantes a aviões,denominados “drones” asa dura (Figura 2).

Multi rotores

Asas duras

Figura 2: tipos de VANTs

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Cada tipo e modelo tem suas vantagens e desvantagens. Os VANTs multi rotores, em geral, conseguemvoar a menores velocidades e altitudes mais baixas que os de asa dura e são mais estáveis e seguros emcondições de ventos mais fortes. Outra importante característica que diferencia os VANTs entre si é acapacidade de “payload” (ou carga máxima que eles podem transportar), variando de menos de 200gramas a poucas dezenas de quilos. Além disso existem VANTs dotados de sistema inercial, GPS, sensoresde obstáculos uni ou multi-direcionais, sensores para pouso assistido, entre outros.

Outro componente é o Sistema de Controle e Comunicação (SCC), as denominadas “ground stations”(Figura 3), que inclui a parte de comunicação entre o dispositivo base e o VANT, os softwares deplanejamento e controle automático de voos, além de uma infinidade de configurações e ajustes deparâmetros de segurança de voo e de consumo de energia. Existem dezenas de soluções de “groundstations”, mas a recomendação é adotar aquela desenvolvida e fornecida pelo fabricante de seu VANT.

Sem dúvidas que o componente “payload” tem se tornado a parte com maior atenção do mercado, poisé nesta parte e no processamento das imagens que se customiza as diversas aplicações. O que poderia ir abordo de um VANT? Podemos obter inimagináveis e diversificadas possibilidades de respostas. Desde decâmeras digitais, passando por “sprayers”, sensores ativos (micro ondas), sensores passivos (em ondasvisíveis e invisíveis ao olho humano, incluindo as regiões do infra vermelho), sensores de variáveisambientais em grande diversidade, semeadoras, entre outros.

Quando se utiliza câmeras digitais ou sensores a bordo de um VANT para fazer coleta de imagens ouvídeos, o uso do componente Sistemas de Tratamento de Imagens (STI) é obrigatório (Figura 3). Aquitambém existe uma ampla gama de soluções no mercado. É esse componente do sistema que permite aousuário unir centenas ou milhares de imagens digitais em uma imagem única da lavoura ou do campoexperimental, em geral denominada de mosaico ortorretificado. Cada imagem capturada pela câmera ousensor a partir de um VANT sofre efeitos da rotação dos eixos por influência de ventos ou fluxos térmicosdurante o voo, além de efeitos de diferenças de intensidade de luz solar ao longo de uma missão. Os STIcontém algoritmos capazes de corrigir essas distorções e gerar a imagem unificada da área alvo.

Figura 3: tipos de ground stations

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EXEMPLOS DE APLICAÇÕES

Talvez a aplicação pioneira na agricultura tenha sido o monitoramento visual por meio do uso de imagens(estáticas ou dinâmicas) capturadas por câmeras digitais a bordo de VANTs. Sem dúvida a rapidez e qualidadede um monitoramento com VANT supera aquele realizado a pé ou com veículos em solo.

Mas um importante passo foi dado quando se iniciou o uso de imagens capturadas em comprimentos deondas não visíveis pelo olho humano. O uso de câmeras que captam imagens na região do infra-vermelhopossibilitou a geração de ortomosaicos mostrando a variação espaço-temporal de um índice de vegetação aolongo de uma lavoura (Figura 4). Isso tem correlação com a variação de alguns elementos do solo, mastambém correlaciona com aspectos de sanidade das plantas, possibilitando uma inferência sobre ocorrênciade doenças e a localização na lavoura. Esse dado permite, por exemplo, gerar um mapa de recomendação depulverização. Um VANT portando um pulverizador e guiado pelo mapa de recomendação pode serdirecionado para realizar a aplicação somente nas áreas que necessitam.

INPUT OUTPUT

Figura 4: exemplo de um índice de vegetação

O próximo passo do mercado foi a utilização de sensores multi espectrais que captam imagens na regiãovisível pelo olho humano e, concomitantemente, em duas ou três faixas nas regiões do infra-vermelhopróximo e médio. Isso abriu a possibilidade de verificar variações de índices de vegetação ao longo de umalavoura relacionados a estresse hídrico, além de melhorar a qualidade das informações relacionadas aestresses bióticos. Existem dezenas de índices de vegetação que podem ser calculados a partir de imagenscapturadas por sensores multi espectrais, com alguns mais adequados a uma espécie do que outros. Paracada espécie vegetal pode existir índices de vegetação mais adequados em cada estágio da cultura.

Acrescenta-se aplicação para medição da altura de plantas (Figura 5), contagem de plantas e estimação depopulação (Figura 6).

Figura 5: medição de altura de plantas

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Convém destacar aqui a importância cada vez maior que os sensores hiper espectrais vão assumir emaplicações relacionadas à pesquisa agronômica e ao melhoramento de plantas. Os sensores hiper espectraiscaptam imagens ao longo da faixa visível pelo olho humano, mas também nas faixas do infra-vermelhopróximo e médio, podendo captar até a faixa do infra-vermelho distante e micro ondas. Fazendo umaanalogia: a evolução desde o uso das primeiras imagens captadas no infra-vermelho até as captadas porsensores hiper espectrais seria semelhante a evolução de uma imagem por raios X até as elaboradas porressonância magnética tri-dimensional colorida.

Essa classe de sensores, em pouco tempo, será a responsável pela viabilização da fenotipagem em altaescala para os programas de melhoramento genético de diversas espécies no mundo todo (Figura 7), a custosmilhares de vezes menores que as atuais soluções.

REGULAMENTOS

Mas antes de realizar voo com um VANT é importante estar ciente da regulamentação correlata. Muitorecentemente a ANAC publicou instrução normativa. As restrições mais importantes, não se restringindo a,são: registre seu VANT na ANAC; nunca realize voos acima de 120 metros de altura em relação ao solo; voossobres agrupamentos de pessoas devem ser realizados a, no mínimo, 30 metros de altura e com autorizaçãoescrita das pessoas; VANTs com “payload” acima de 25kg exige habilitação igual a de pilotos de aviões, apóscurso realizado no Departamento de Aviação Civil.

Adilson Santos Martins (Ph.D.)Melhorista de MilhoGerente de PesquisaGoiânia-GOE-mail: adilson.martins@limagrain.comAdilson Santos Martins (Ph.D.)

Figura 6: contagem automática de plantas

Figura 7: resposta diferencial de parcelas de milho a estresse hídrico

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